З чого складається принтер: що всередині, конструкція картриджу

Верхня кришка з отворами

Щоб відповісти на запитання про те, як влаштований картридж струменевого принтера, необхідно почати його опис з кришки. Кришка даного витратного матеріалу виготовляється з пластику і зазвичай пофарбовується в колір фарб, якими наповнена його місткість. На кришці, як правило, знаходиться кілька отворів, призначених для повторної заправки витратного матеріалу. Найчастіше виробник передбачає їх, але нерідко користувачам доводитися робити дірочки в кришці виробу самостійно. Крім отворів, закритих за допомогою наклейок, на цій складовій частині картриджу є дірочки, що дозволяють виходити повітрю і підтримувати всередині нього оптимальний рівень тиску.

Головка для друку

Насамперед потрібно підкреслити, що пристрій картриджу струменевого принтера з головкою для друку є трохи складнішим порівняно з моделями без даного елемента. Саме від цієї головки і знаходиться в безпосередній залежності якість друку. У деяких принтерах струменевого різновиду він розташований не в картриджі, а в самому пристрої. Головка для друку являє собою невелику пластину з металу, яка розташована на нижній частині витратного матеріалу. Вона складається з великої кількості отворів, під якими розташовано безліч т. зв. дюз. Діаметр дюз настільки малий, що навіть діаметр зрізу волосся людини перевищує його. Завдяки таким невеликим розмірам дюз фарба не можете самостійно вилитися назовні. Чим менше діаметр дюз і відповідно чорнильних крапель, тим меншою зернистістю буде володіти відбитуване зображення. У свою чергу, це позитивним чином позначається на чіткості, роздільності та точності картинки. Але з іншого боку невеликий діаметр дюз різко підвищує ризик засихання в ній фарби і виходу витратного матеріалу з ладу. Таким чином, чим мельче порожнини на голівці, тим картридж примхливіший.

Чіп і особливі елементи

В останні роки більшість виробників виробляють картриджі для принтерів струменевих моделей разом зі спеціальними захисними мікросхемами. Їх наявність робить заправку даних витратних матеріалів більш складною і дорогою, а часом і зовсім неможливою. Все це змушує користувачів таких картриджів у міру їх витрачання купувати їм заміну, що обходиться на порядок дорожче, ніж процедура перезаправки. У самому чіпі, як правило, зберігаються такі відомості, як тип витратного матеріалу, назва виробника, дата активації, час виготовлення, кількість витраченої фарби тощо. Правда хитрі умільці навчилися зламувати протокол запису такого елемента і перепрограмувати його. У відповідь компанії спочатку спробували змінити протокол запису, після чого розробили нові мікросхеми з великим числом контактів. Однак і дана задача була з часом вирішена, тому що на ринку з'явилися велика кількість чіпів, що випускаються сторонніми виробники, які знайшли широке застосування в СНПЛ.

До елементів особливої категорії належить п'єзоелектрична пластина, яка застосовується для однойменного методу друку. Цей елемент здатний вигинатися під впливом електричного струму. При вигинанні пластину сприяє зменшенню обсягу резервуара, в результаті чого фарби видавлюються з найдрібніших дюз на поверхню аркуша паперу. Є також спеціальні нагрівальні елементи, які призначаються для таких видів друку, як термоелектрична і бульбашково-струменева. Дані елементи сприяють розігріву фарби та її перетворення на газоподібний стан. Чорнило при нагріванні формують невеликі бульбашки, які сприяють виштовхуванню крапель фарби з сопел на поверхню аркуша паперу.

Докладніше про чорнило

До складу чорнил може входити 6-14 компонентів, кожен з яких володіє своїм функціональним призначенням. Якість цієї продукції залежить від цілого ряду фізичних характеристик, які полягають у в'язкості, поверхневому натягненні, провідності, колірній абсорбції, видимому кольорі, а також чистоті. Остання характеристика є особливо важливою, оскільки всілякі домішки, які бувають у чорнилах, можуть забити дюзи і викликати поломку всього принтера.

Абсорбційна губка

Губка, що знаходиться всередині ємності картриджа являє собою поглинаючий матеріал, функція якого полягає в утриманні фарбуючої речовини. Зазвичай як матеріал такого типу використовується губка з мікропористою структурою.

Таким чином, пристрій струменевого картриджу є не особливо складним і кількість елементів, з яких він складається, є мінімально можливою. У свою чергу, це дозволять виробникам як оригінальних, так і сумісних витратних матеріалів оптимізувати їх вартість і робити друк більш доступним. Незважаючи на це, перезаправка струменевого картриджа є в кілька разів більш вигідним варіантом, ніж покупка нової деталі.

Що таке «чорнильниця?»

Він забезпечений системою клапанів і перехідних камер. Такі картриджі іменуються в народі «чорнильницями».

Вони мають отвір у нижній частині, закритий клапаном, через який чорнило надходять у штуцер головки.

Навколо отвору розташована гумова ущільнююча манжета. Коли чорнильницю встановлюють у принтер, штуцер головки відсуває клапан і «в'їжджає» в чорнильний резервуар.

У вірній частині картриджа є отвір для вирівнювання тиску. Чорнило в міру витрати поступово заміщуються повітрям. Перші картриджі фірми «Epson» мали саме таку конструкцію. І це дозволяло економним друкарям використовувати їх повторно (і навіть багаторазово), заливаючи туди чорнило сторонніх виробників.

Особливості обладнання

Як тонер використовують позитивно заряджені порошкові барвники. Тоді як лазер проектує картинку негативними частинками. Тобто, за законами фізики тонер буде притягуватися до фотопровідника - циліндра.

Подібний принцип взяли на озброєння бренди «Ксерокс», «Кенон» і НР. Такий підхід дозволяє організувати високий ступінь деталізації зображення. Але в цьому випадку витрата тонера трохи збільшена.

Виробники лазерної техніки «Епсон», Kyocera і Brother використовують свою технологію друку. Частинки тонера тут мають негативний заряд, а лазер змінює полярність не ділянок, де виявиться порошок, а порожніх зон. Тобто проектування відбувається методом виключення. Подібне рішення дозволяє більш рівномірно розмістити барвник за папером і при цьому заощадити порошок.

Техніка преміального рівня оснащена більш просунутими технологіями. Наприклад, крім роботи з лазером і циліндром йде зменшення статичного заряду паперу, що перешкоджає злипанню аркушів. Такий функціонал доведеться як не можна до речі, якщо мова йде про великі обсяги друку. Тонер на відміну від фарб для струменевих принтерів надійно утримується на відбитку: не стирається, не бруднюється, і зберігається помітно довше.

Епоха чіпів

Потім «Epson» у боротьбі із заправниками почала постачати свої картриджі чіпами (мініатюрними мікросхемами), які враховували витрату чорнил.

Хитрі користувачі зламали протокол запису в чіп і навчилися «вмовляти» його за допомогою спеціальних пристроїв - программаторів. Відповідним ходом фірма спочатку змінила протокол запису, а потім і спорудила нові чіпи з великим числом контактів і новим протоколом.

Але і ця загадка була розгадана, з'явилися чіпи сторонніх виробників, які особливо широко стали використовувати в СНПЛ (системах безперервної подачі чорнил). Загалом, відоме змагання «броні і снаряда» триває. Зазначимо, що область застосування чіпів в останні роки сильно розширилася. Їх застосовують і в картриджах для лазерних принтерів.

Картриджі з друкуючою головкою

Резервуар зазвичай заповнений вбираючим матеріалом (різновидом поролону), який прилягає безпосередньо до друкуючого вузла.

Перед ним є фільтр з дуже дрібними комірками, що перешкоджає проникненню згустків чорнил і твердих частинок. В іншому випадку ці частинки і згустки потрапили б в сопла і забили б їх. І друк став би неможливим.

Картриджі з друкуючою головкою розраховані на одноразове застосування (про що говорить напис на упаковці - «for single use only»).

Економні користувачі навчилися заливати туди чорнило, благо, що ресурс головки в них володіє деяким запасом. Такий картридж має вентиляційні отвори (під наліпкою) для вирівнювання тиску, через які його і можна заправити.

З часом поролон втрачає свої властивості і може утримувати все меншу кількість рідини. При цьому виникає проблема, пов'язана з неправильним відображенням рівня чорнил у картриджі драйвером принтера.

У картриджах HP з друкуючою головкою чіпа, що враховує витрату чорнил, у більшості випадків немає. Витрата підраховується драйвером, який періодично повідомляє його принтеру. Якщо картридж новий, то витрата підраховується правильно.

Якщо ж він заправлений повторно, принтер, ідентифікуючи, що картридж той самий, вважає, що він порожній. І на екрані комп'ютерного монітора періодично з'являється повідомлення з вимогою його заміни.

Це являє собою відому незручність, так як незрозуміло - принтер «полосить» тому, що немає чорнил в картриджі, або тому, що забиті сопла?

Але навчилися боротися і з цим - хоча і не у всіх випадках. Щоб обдурити принтер і вважати його картридж новим, заклеюють частину контактних майданчиків картриджа скотчем і вставляють його в принтер. Після цього його витягують, заклеюють інші майданчики і знову вставляють його. Після декількох таких маніпуляцій принтер дозволяє себе «умовити». Тепер можна працювати!

Існує безліч типів картриджів, тому дати якісь універсальні рекомендації про заклейку контактів в рамках даної статті не представляється можливим. Є ще один спосіб, який іноді спрацьовує.

Принтер пам'ятає дані лише про кілька останніх картриджів. Змінивши їх декілька штук, ви можете заповнити цю область пам'яті принтера, і наступний (повторно заправлений) картридж буде вважатися новим.

Але і після цього комфортною робота буває не завжди. Фірмові картриджі заправляються через область сопел (знизу) і у вакуумі. Користувач же заправляє їх зверху (через вентиляційні отвори) і без будь-якого вакууму. Тому чорнило заповнюють порожнину нерівномірно, залишаються повітряні бульбашки.

В результаті картридж доводиться заправляти частіше звичайного, доливаючи по 1-3 мл чорнил. Це більше стосується кольорових картриджів, що мають в одному корпусі ємності для 3-х кольорів.

Особливості кольорового друку

Середньобюджетна лазерна техніка комплектується чотирма різнокольоровими контейнерами з чорним, синім, жовтим і червоним тонером. Преміальні моделі пропонують більш широкий ряд відтінків, куди також включені неспектральні кольори, на зразок пурпурового або коричневого.

Принцип роботи кольорових принтерів аналогічний чорно-білим з тією лише різницею, що кожен картридж залишає свій колір, після чого поступається місцем іншому. Бюджетні моделі комплектуються звичайним валом, який виступає в ролі посередника. Тут за кожен оборот наноситься окремий колір. Після вал робить відбиток на папері.

Технологія 4-прохідного лазерного друку HP

Більш просунуті в технічному плані моделі для кожного контейнера/кольору мають окремий лазер, що помітно прискорює процедуру друку. Але така техніка коштує помітно дорожче, тому використовувати її в побутових умовах недоцільно.

Що стосується якості відбитків, то струменеві принтери тут виграють. Порошкоподібний сухий тонер не може передати всю соковитість кольорів, з чим чудово справляється в'язка фарба. Ціна кольорового лазерного принтера в рази більше струменевого. Останній програє тільки за вартістю комплектуючих: тонер набагато дешевший за одноразовий картридж.

Картридж усіх часів і народів НР № 45

Типовий представник - НР51645 (№ 45) для принтера фірми НР.

Він містить герметичний контейнер з гнучкими стінками і упругою пружиною всередині і друкуючу головку.

Перед друкуючою головкою також є фільтр з дуже дрібними комірками, не пропускає згустки та інше «сміття».

Сила тяжкості зрівноважується зниженим тиском, і чорнило за відсутності печатки не випливають.

Картридж № 45 - вельми вдала розробка фірми НР і використовується досі.

Шкода, що принтери для роботи з такими картриджами більше не випускаються. Цей рекордсмен має досить велику ємність - 42 мл і великий ресурс друкуючої головки. Він добре піддається заправці.

При повторному використанні цього картриджа проблема з неправильним відображенням рівня чорнил залишається. Вирішується вона тим же способом - маніпуляціями із заклеюванням окремих контактів.

Ще одна гідність цього картриджа полягає в тому, що має герметичний контейнер для чорнил. Таким чином, сопла зсередини не підсихають, тільки зовні. Тому можна реанімувати навіть такі екземпляри, які, будучи порожні, були зняті і пролежали кілька місяців окремо від принтера.

Трохи історії

Непрямим винахідником цього виду принтером можна вважати Вільяма Томсона. Але його виріб не був «струменем» як таким, а призначався для запису прийому повідомлень з телеграфів. Але принцип друку полягав у застосуванні електростатичних законів для «керування» падаючими краплями фарби на папір. Було це давно - в 1867 році.

Подібна технологія отримала відродження вже в середині минулого століття з легкої подачі інженерів фірми «Сіменс». Їх винаходи використовувалися в різних приладах для фіксації даних на папері. Але також мали значні недоліки: висока ціна, погана якість відтворюваної картинки.

Незабаром у струменевому друку були використані закони п'єзоелектрики і кристали. Все це стало можливо через здатність останніх при певному впливі «випромінювати» електрони, а при проході струму змінювати форму. Вже пізніше в компанії Canon був придуманий інший спосіб «видавлювання» фарби з чорнильниць. Рідина виходила у вигляді пари під впливом високої температури.

Першими винахідниками кольорового струменевого друку були фахівці з фірми HP. Будь-який відтінок «готувався» змішуванням трьох колірних фарб: синьої, червоної, жовтої.

Як влаштовано струменевий картридж Canon

Пристрій картриджу струменевого принтера Canon включає в себе перераховані нижче елементи:

• корпус,
• друкуюча головка (іноді її називають соплами або дюзами),
• вбираючий матеріал, розташований всередині корпусу.

Розгляньмо будову картриджу струменевого принтера більш детально.

Під кришкою кольорового витратника розташовуються три відсіки - по одному на кожен основний колір. У моделях для чорно-білого друку відсік всього один.

Вбираючий матеріал впритул підходить до так званого приймального майданчика, який подає чорнило на головку (сопла).

Електронні контакти картриджа служать для отримання команд від принтера. Від чистоти і справності контактів залежить сама можливість друку - якщо контакти засмічені або пошкоджені, принтер перестане впізнавати витратник.

Конструкція картриджа струменевого принтера, оснащеного друкуючою головкою, вимагає особливої уваги. Дюзи мають мікроскопічні розміри, і в них часто засихають чорнила. При спробі друку спорожнілим картриджем дюзи перегріваються і можуть згоріти, остаточно вивівши витратник з ладу. Тому за чистотою друкуючої головки і рівнем чорнил важливо постійно стежити.

Можливі проблеми при експлуатації та відновленні струменевих картриджів

Найбільш популярні моделі офісних принтерів - HP, Lexmark, Canon - мають дуже обмежений ресурс картриджів. Однак кілька простих порад допоможуть продовжити ресурс чорнильниць, уникнути проблем і скоротити витрати на повторну заправку.

• Під час перезаправлення слід використовувати тільки якісні чорнила (наприклад, Ink Tec або WWM). Не варто намагатися заправити картридж звичайними чорнилом, призначеними для пір'яних ручок - це погіршить якість друку і призведе до того, що вбираючий матеріал дуже швидко засохне.
• Після перезаправлення і встановлення картриджу необхідно дати принтеру команду провести прочистку. Це дозволить уникнути пропусків («білих смуг») під час друку.
• Ні в якому разі не можна спустошувати картридж повністю. Принцип роботи картриджу струменевого принтера такий, що при друку витратник сильно гріється - чорнила надходять на папір за рахунок прогрівання термоелемента. Сам термоелемент має дуже маленькі розміри і охолоджується тільки за рахунок пропускання чорнил. Якщо чорнило закінчилося, термоелемент перегрівається і згорає. Відновити його вже неможливо.
• Якщо планується не користуватися принтером більше двох тижнів, необхідно перед перервою повністю заправити картридж. Це не дасть чорнилом швидко пересохнути.
• Після завершення друку спочатку потрібно вимикати принтер кнопкою «OFF» і тільки потім виймати його виделку з розетки. При правильному вимкненні каретка принтера паркується на спеціально призначене для цього місце, пристрій якого закриває дюзи і не дозволяє чорнилом висихати.

Картриджі з друкуючою головкою

Головка є найважливішим компонентом картриджа, адже від неї безпосередньо залежить якість відбитка на папері. Головка - це тонка платівка з металу, що розташовується в нижній частині корпусу. На головці є отвори - сопла або дюзи. Їх кількість різно - наприклад, на деяких картриджах Canon налічується більше трьох тисяч сопел.

Що таке дюзи картриджа?

Дюзи - це мі